Approfondimenti
La forza di gravità è la risultante tra la forza d’attrazione terrestre, dovuta alla massa terrestre e diretta verso in centro della Terra, e la forza centrifuga, dovuta alla rotazione terrestre e avente una direzione normale all’asse di rotazione, (vedi figura). In quanto vettore la forza di gravità ha una direzione ed un modulo: la direzione è, per definizione, la verticale ed è sempre perpendicolare alla superficie equipotenziale di riferimento, chiamata geoide. Il modulo è la gravità ed ha le dimensioni di un’accelerazione la cui unità di misura è il Gal (10^-2 m s^-2), in geofisica si utilizzano i sottomultipli mGal (10^-5 m s^-2) e μGal (10^-8 m s^-2).

 

 

L’accelerazione di gravità varia da punto a punto (variazioni spaziali di gravità) e, nel medesimo punto, può variare nel tempo (variazioni temporali di gravità). I principali fattori che influenzano le variazioni spaziali di gravità sono:

• la latitudine: poiché le Terra non è una sfera ed il suo raggio e la forza centrifuga diminuiscono in direzione dei Poli, il valore di g aumenta con la latitudine (j), secondo la generica relazione:

Δg = 0.8122sin(2j) (mGal/km)

Nella figura che segue è rappresentata questa variazione sia in termini di mGal/km (linea rossa) che di km/mGal (linea verde):

La figura successiva viene rappresentata la variazione dei valori di gravità con la latitudine in accordo con la formula del Geodetic Reference System 1980.

       2) la quota: innalzandosi rispetto alla superficie del geoide, aumenta il raggio terrestre con conseguente diminuzione della forza d’attrazione terrestre e della forza centrifuga, il valore di g diminuisce secondo la relazione:

ΔgF = 0.3086 * h (mGal/km)

dove 0.3086 è il gradiente teorico ed h è la quota del punto. Tuttavia, questa diminuzione del valore di g viene parzialmente compensata dalla presenza di una “piastra”, di spessore h e di densità ρ il cui valore numerico è definito dalla relazione:

ΔgB = - 0.04192 * h *r

Questi due effetti possono essere combinati nella seguente relazione che prende il nome di “fattore di elevazione”:

ΔgE = −(0.3086 − 0.04192 *r ) * h

DIseguito è rappresentato il “fattore di elevazione”, in termini di mGal/m, per differenti densità.

       3) le masse circostanti: la presenza di irregolarità topografiche, siano esse colline, montagne, avvallamenti, edifici, etc, determina una diminuzione del valore dell’accelerazione di gravità, il cui valore numerico può essere calcolato, discretizzando l’andamento topografia circostante in celle di varia forma geometrica, con algoritmi particolari.

4) variazioni laterali, a livello superficiale o crostale, di densità delle rocce: si riflettono sull’andamento del campo gravitazionale locale e regionale e rappresentano lo scopo primario della prospezione gravimetrica poiché dall’esame dell’andamento del campo gravitazionale si ipotizza la distribuzione di densità nel sottosuolo che lo determina. I principali fattori che influenzano le variazioni temporali di gravità sono:

5)  maree terrestri: l’ineguale attrazione gravitazionale prodotta dal Sole, per la sua massa, e dalla Luna, per la sua vicinanza, sui punti della superficie terrestre e sul centro di massa della Terra. Possono essere calcolate, in funzione delle coordinate geografiche e del tempo (correzione lunisolare), secondo diversi modelli teorici sviluppati da diversi autori.

6)  variazioni di densità: sono dovute a processi idrologici che determinano variazioni del livello della falda freatica, a processi geodinamici e sismo-tettonici, a processi isostatici, a compattazione di bacini sedimentari, a processi vulcanici, che implicano, a livello crostale, una redistribuzione interna della massa terrestre, Inoltre anche le attività umane, quali sfruttamento di risorse minerarie (geotermiche, petrolifere, attività estrattive), idriche, possono indurre delle variazioni di densità a livello più superficiale.

7) variazione della pressione atmosferica: determina una variazione nella massa della colonna d’aria soprastante il punto di misura: un incremento della pressione atmosferica, Δr, causa un decremento della gravità osservata e viceversa. Il valore numerico è definito dalla relazione:

Δgp = −0.36* Δr (μGal/millibar)   oppure   Δgp = −3.6* Δr (μGal/kPa)